DE102021210247A1

DE102021210247A1 - Stabmodulsystem, das für eine Skoliose-Therapie einsetzbar ist

Info

Publication number: DE102021210247A1
Application number: DE102021210247.6A
Authority: DE
Inventors: Florian Günther; Fabian Schober; Sophia Elsner
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2021-09-16
Filing date: 2021-09-16
Publication date: 2023-03-16

Abstract

Das Stabmodulsystem, das für eine Skoliose-Therapie einsetzbar ist, ist mit mit mindestens einem stabförmigen Element gebildet. An und/oder in dem stabförmigen Element ist mindestens ein Sensor, der elektrisch leitend mit einem Elektroenergiespeicherelement sowie mit einer Schnittstelle zur Übertragung von erfassten Messdaten an eine elektronische Auswerteeinheit verbunden ist, vorhanden. Die elektronische Auswerteeinheit ist ausgebildet, die erfassten Messdaten auszuwerten und das Ergebnis der Auswertung taktil, visuell oder akustisch anzuzeigen. Zusätzlich ist mindestens ein weiteres Element, das ausgewählt ist ausa) mindestens einem Verstellmechanismus zur Veränderung der Länge oder Form des stabförmigen Elements,b) mindestens einem Haltemechanismus zur Fixierung des stabförmigen Elements zwischen zwei Widerlagern,c) mindestens einem Befestigungsmechanismus für mindestens ein Zusatzgerät und/oder Stand- oder Abstützelemente undd) mindestens eine von außen optisch wahrnehmbare Markierung am stabförmigen Element gebildet ist, vorhanden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Stabmodulsystem, das für eine Skoliose-Therapie einsetzbar ist. Sie kann aber auch zur Korrektur von Körperhaltungen, zum Fitnesstraining oder für eine Rückenschule eingesetzt werden.
Die Skoliose beschreibt eine Seitausbiegung der Wirbelsäule, die mit einer zusätzlichen Rotation der Wirbelkörper einhergeht. Dabei sind die einzelnen Wirbelkörper zur konvexen Seite der Krümmung hin und von der konkaven Seite weggedreht. Allein in Deutschland leiden über 900.000 Menschen an einer Skoliose. Die mit den Erkrankungen verbundenen Veränderungen der Wirbelsäule sind nicht nur ein kosmetisches Problem, sondern können durch die Deformation des Brustkorbes zu Funktionseinschränkungen innerer Organe führen und somit die Lebensqualität mindern. Extrem stark ausgeprägte Krümmungen können gar zu einer Verkürzung der Lebenserwartung des Patienten führen, da eine Verkleinerung des Brustkorbs (Intrathorakalraums) eine dauerhafte Beeinträchtigung der Funktion von Herz und Lunge zur Folge haben kann.
Eine frühzeitige adäquate konservative Therapie kann die zunehmende Verschlimmerung (Progredienz) der Erkrankung aufhalten und Kindern operative Maßnahmen ersparen. Der Erfolg dieser Therapie hängt im Wesentlichen von zwei Parametern ab:

1. Regelmäßiges Training: Neben den Trainingseinheiten in der Physiotherapie, sind immer weitere, selbstständige durchgeführte Trainingseinheiten im Heimbereich notwendig.
2. Korrekte Durchführung: Individuelle Ausprägungen der Skoliose erfordern individuelles und meist komplexes Training.

Was fehlt ist ein Therapie- bzw. Trainingssystem, das zu Hause ohne großen Aufwand und ohne therapeutische Betreuung ein vielseitiges, individuelles und korrektes Training ermöglicht. Dieses System muss eine Feedback-Komponente aufweisen, die Auskunft über die Anzahl der Trainingseinheiten, die richtige Durchführung der Übungen und über den Therapiefortschritt bzw. -erfolg gibt.
Im derzeitigen Stand der Technik verwenden Skoliose Patienten für das Training im Heimbereich herkömmliche Gymnastikgeräte (z.B.: Gymnastikstäbe, Gymnastikbälle, Balancekissen usw.) oder Haushaltsgegenstände (z.B.: Spiegel, Stühle, Kissen usw.). Im Hinblick auf die digitale Assistenz kommen gegenwärtig nur Apps mit Übungsanleitungen aber ohne Überwachung der korrekten Durchführung zum Einsatz. Für die Behandlung von Skoliose werden außerdem Korsetts und FED-Geräte eingesetzt, die allerdings beide nicht auf die Kräftigung der eignen Muskulatur abzielen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Hilfsmittel für die Skoliose-Therapie bereitzustellen, welches ein vielseitiges, motivierendes und vor allem sicheres Training durch digitale Assistenz ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Stabmodulsystem, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen können mit in abhängigen Ansprüchen bezeichneten Merkmalen realisiert werden.
Ein erfindungsgemäßes Stabmodulsystem ist mit mindestens einem stabförmigen Element gebildet, bei dem an und/oder in dem stabförmigen Element mindestens ein Sensor, der elektrisch leitend mit einem Elektroenergiespeicherelement sowie mit einer Schnittstelle zur Übertragung von erfassten Messdaten an eine elektronische Auswerteeinheit verbunden ist. Die elektronische Auswerteeinheit ist dabei ausgebildet, die erfassten Messdaten auszuwerten und das Ergebnis der Auswertung taktil, visuell oder akustisch anzuzeigen.
Außerdem ist zusätzlich mindestens ein weiteres Element, das ausgewählt ist aus

a) mindestens einem Verstellmechanismus zur Veränderung der Länge oder Form des stabförmigen Elements,
b) mindestens einem Haltemechanismus zur Fixierung des stabförmigen Elements zwischen zwei Widerlagern (z.B. einem Türrahmen),
c) mindestens einem Befestigungsmechanismus für mindestens ein Zusatzgerät und/oder Stand- oder Abstützelemente und
d) mindestens eine von außen optisch wahrnehmbare Markierung am stabförmigen Element vorhanden.

Der mindestens eine Sensor kann ausgewählt sein aus einem Sensor zur dreidimensionalen Bestimmung der Position des stabförmigen Elements, der Position von am stabförmigen Element angreifenden Händen, von Reaktionskräften, die am stabförmigen Element während seiner Benutzung wirken und Berührungssensoren.
Der Verstellmechanismus kann als Teleskop oder als Stecksystem mehrerer stabförmiger Elemente ausgebildet sein. Mit mehreren miteinander verbindbaren stabförmigen Elementen kann nicht nur die Gesamtlänge in einer Achsrichtung sondern auch die Form verändert werden. Dabei können Bereiche eines mit mindestens zwei stabförmigen Elementen, die miteinander verbunden worden sind, über eine bestimmte Länge gebogen oder abgewinkelt sein.
Vorteilhaft kann der Haltemechanismus mit mindestens einem im stabförmigen Element fixierten Druckfederelement gebildet sein. Als Druckfederelement kann man beispielsweise eine Schrauben- oder Gasdruckfeder einsetzen. Allein oder zusätzlich zu einem Druckfederelement kann dies auch mit mindestens einem Gewinde, das am stabförmigen Element und einem komplementären Gewinde, das an einem Stand- oder Abstützelement ausgebildet ist, erreicht werden. Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass das eine Gewinde und das komplementäre Gewinde am stabförmigen Element ausgebildet sind. In diesem Fall ist ein stabförmiges Element mehrteilig ausgebildet. Die einzelnen Teile können dann mit den Gewinden verbunden und die Länge des stabförmigen Elements kann angepasst werden.
Zusatzgerät können Hantelscheiben oder mindestens ein weiteres stabförmiges Element zum Stabmodulsystem gehören, das insbesondere mit paralleler Ausrichtung an dem stabförmigen Element befestigt werden kann, sodass man ein stabförmiges Element zwischen zwei Widerlagern fixieren kann und ein Nutzer an dem anderen stabförmigen Element angreifen kann. Die Befestigung dieses stabförmigen Elements an dem fixierten stabförmigen Element kann vorteilhaft so erfolgen, dass ein entsprechendes Befestigungselement um die Längsachse drehbar am fixierten stabförmigen Element gelagert ist.
Am stabförmigen Element kann auch mindestens ein taktil wirkender Rückmeldemechanismus für ein Feedback bei einer Übungsdurchführung, insbesondere ein Vibrationsmechanismus vorhanden sein, der beispielsweise mit piezoelektrischen Elementen bzw. einem Unwuchtmotor gebildet sein kann. Damit kann man bei der Durchführung einer Übung unmittelbar erforderliche Korrekturen taktil anzeigen und so direkt bei der Durchführung einer Übung eingreifen, um eine fehlerhafte Übungsdurchführung anzuzeigen und diese zu vermeiden.
Günstig ist es auch, wenn man die elektronische Auswerteeinheit am stabförmigen Element mittels einer Halterung abnehmbar befestigen kann. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn Resultate während der Übungsdurchführung optisch und/oder akustisch angezeigt werden bzw. mittels eines Displays eine korrekte Übungsdurchführung gezeigt wird.
Die Schnittstelle sollte zur drahtlosen Übertragung der Messdaten an die elektronische Auswerteeinheit ausgebildet sein, um Störungen während einer Übungsdurchführung zu vermeiden und den Nutzungskomfort zu erhöhen.
Die elektronische Auswerteeinheit kann beispielsweise ein mobiles Gerät, wie ein Mobiltelefon oder ein Tablet sein. In der elektronischen Auswerteeinheit kann ein Computerprogramm (z.B.: App) installiert sein, mit dem eine Überwachung der Übungsdurchführung anhand der erfassten Messdaten erreicht werden kann. Damit kann es auch möglich sein eine korrekte Übungsdurchführung einem Nutzer anzuzeigen. Zum Stabmodulsystem kann auch ein Interface-Modul gehören, das aus der elektronischen Auswerteeinheit und einem Visualisierungsmodul (z.B. einem Display) besteht. Es kann als zentrale Rechen- und Steuereinheit des gesamten Modulsystems dienen und kann für die Verarbeitung der Sensormessdaten, die Erstellung eines Nutzerprofils und die Datensicherheit genutzt werden. Es fungiert somit als Schnittstelle zwischen Nutzern (Anwendern, Patienten, Therapeuten usw.) und den elektrischen und elektronischen Komponenten des Stabmodulsystems.
Wie bereits angesprochen, kann man mit dem Stabmodulsystem folgende Funktionen realisieren:

1. Die Länge und Form eines stabförmigen Elements kann über mindestens einen Verstellmechanismus (z.B.: Teleskop- oder Stecksystem) variiert werden und lässt sich damit an die körperlichen Gegebenheiten eines Anwenders oder räumliche Gegebenheiten anpassen.
2. Über einen Halterungsmechanismus (z.B.: Klemmmechanismus) kann ein stabförmiges Element horizontal in z.B. einem Türrahmen befestigt und damit als Sprosse einer Sprossenwand, als Klimmzugstange oder ähnliches genutzt werden. Bei der Verwendung mehrerer stabförmiger Elemente zur Imitation einer Sprossenwand können Verbindungselemente zur zusätzlichen Stabilisierung und für die Einhaltung gleichmäßiger Abstände zum Einsatz kommen.
3. Ein stabförmiges Element kann so konzipiert sein, dass man an beiden Enden Hantelscheiben auf- bzw. anbringen kann, damit es in Abhängigkeit von der eingestellten Länge als Kurz- bzw. Langhantelstange genutzt werden kann. Weiterhin können Standfüße als Standelemente die Enden eines stabförmigen Elementes montiert (z.B. durch Stecken, Schrauben, Klemmen usw.) werden, die zudem ein Abfallen der Hantelscheiben verhindern können.
4. Über Vertiefungen, aufsteckbare Halterungen oder ähnliches kann ein stabförmiges Element in Kombination mit einem oder mehreren Resistance-Bändern verwendet werden.
5. An einem stabförmigen Element können auch optische Markierungen vorhanden sein, die der Orientierung dienen können (z.B.: Griffposition mit festen Abständen) oder potenzielle Bereiche zum Aufstecken von Komponenten hervorheben.
6. Es sollte so konzipiert sein, dass es gereinigt werden kann, ohne die elektronischen und elektrischen Komponenten zu beschädigen, was z.B. durch während der Reinigung abnehmbare elektronische und/oder elektrische Komponenten erreicht werden kann.
7. Weiterhin hat es eine Halterung für smarte Endgeräte, z.B.: Smartphone, Tablet, Wearables usw., die eine elektronische Auswerteeinheit bilden können.

Mit der Erfindung können nachfolgend genannte Funktionen und Eigenschaften realisiert werden:

1. Mit Sensoren kann die Position eines stabförmigen Elements im Raum, die Position der Hände eines Nutzers an einem stabförmigen Element und Griffkräfte beim Greifen eines stabförmigen Elements, Reaktionskräfte am stabförmigen Element, die beispielsweise beim auf den Boden drücken des jeweiligen stabförmigen Elements wirken. Als Sensoren können beispielsweise Dehnungsmessstreifen, Inertiale Messeinheiten, Drucksensoren oder Berührungssensoren an einem stabförmigen Element eingesetzt werden.
2. Die Energieversorgung der elektrischen und elektronischen Komponenten eines stabförmigen Elements kann mit einem Elektroenergiespeicherelement, wie Batterien oder Akkumulatoren, die bevorzugt induktiv und/oder über Kabel geladen werden können, erreicht werden.
3. Ein stabförmiges Element kann auch mit Komponenten für ein haptisches Feedback (z.B.: Vibrationsmotoren) bestückt sein.
4. Für eine drahtlose Übertragung von Messdaten kann man an der Schnittstelle Bluetooth, WLan, ZigBee oder ähnliche Systeme nutzen, um mit einem smarten Endgerät (z.B.: Smartphone, Tablet, Wearables usw.) das die Funktion einer elektronischen Auswerteeinheit erfüllen kann, kommunizieren kann. Über eine App, eine Webanwendung oder ähnliches können die mit Sensoren erfassten Messdaten ausgewertet und angezeigt, insbesondere visualisiert werden. Basierend auf dieser Auswertung erhält der Anwender für sein Training entweder ein Echtzeit- oder Langzeitfeedback. Das Echtzeitfeedback kann taktil, visuell oder akustisch vom smarten Endgerät und/ oder direkt über ein stabförmiges Element ausgegeben werden. Das Langzeitfeedback kann über eine App, Webanwendung oder ähnliches berücksichtigt und bevorzugt optisch angezeigt werden.

Durch die Modifizierbarkeit eines einzelnen stabförmigen Elements und die Option mehrere stabförmige Elemente kombinieren zu können, wird ein breites Spektrum an Übungen möglich. Zudem können durch die Verwendung von Sensoren und die Kopplung an eine elektronische Auswerteeinheit (App) eine Überwachung und Bewertung des Trainings, digitale Anleitungen und eine Steigerung der Motivation realisiert werden.
Der wichtigste Vorteil der Erfindung in Hinblick auf Skoliose ist die Verwendung des Systems als Sprossenwandersatz im Heimbereich bei gleichzeitig minimalem Platzaufwand.
Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft erläutert werden.
Dabei zeigen:

1 ein Beispiel eines stabförmigen Elements, das bei einem erfindungsgemäßen Stabmodulsystem einsetzbar ist;
2 ein Beispiel eines Stabmodulsystems, das in einem Türrahmen fixiert ist;
3 zwei eine Sprossenwand bildende stabförmige Elemente, die in einem Türrahmen fixiert sind und
4 ein Beispiel für eine Nutzung eines stabförmigen Elements.

Das in 1 gezeigte stabförmige Element 1 ist mittels eines Teleskops 5 in seiner Länge veränderbar, so dass es an verschiedenste räumliche Gegebenheit und die Größenverhältnisse eines Nutzers anpassen lässt. An seinen beiden Stirnseiten kann man Abstützelemente 4 befestigen.
Außerdem ist ein Befestigungsmechanismus 2 am stabförmigen Element 1 mit dem man insbesondere Zusatzgeräte mit dem stabförmigen Element 1 verbinden kann. Das Befestigungselement 2 kann dabei um die Längsachse des stabförmigen Elements 1 drehbar gelagert sein. Ein Beispiel dafür kann man 2 entnehmen, bei dem mittels des Befestigungselements 2 ein weiteres stabförmiges Element 1.1 mit dem stabförmigen Element 1 verbunden werden kann. Durch die Drehbarkeit erhöht sich die Flexibilität bei der Nutzung. Eine Nutzungsmöglichkeit ist in 2 verdeutlicht. Bei der das stabförmige Element 1 in einem Türrahmen 3, der als Widerlager dient klemmend fixiert worden ist. Dabei stützen sich die Abstützelemente 4 am Türrahmen ab.
In 3 sind zwei stabförmige Elemente 1 gezeigt, die in einem Türrahmen 3 fixiert sind und eine Sprossenwand bilden.
Eine weitere Nutzungsmöglichkeit kann man 4 entnehmen.
Bei dem in 4 gezeigten Nutzungsbeispiel kann ein Nutzer zwei stabförmige Elemente 1, an denen jeweils ein Abstützelement 4 vorhanden ist, zur Durchführung von Bewegungsübungen aus bzw. in eine sitzende Stellung nutzen.

Claims

Stabmodulsystem, das für eine Skoliose-Therapie einsetzbar ist, und mit mindestens einem stabförmigen Element (1), bei dem an und/oder in dem stabförmigen Element (1) mindestens ein Sensor, der elektrisch leitend mit einem Elektroenergiespeicherelement sowie mit einer Schnittstelle zur Übertragung von erfassten Messdaten an eine elektronische Auswerteeinheit verbunden ist und die elektronische Auswerteeinheit ausgebildet ist, die erfassten Messdaten auszuwerten und das Ergebnis der Auswertung taktil, visuell oder akustisch anzuzeigen und zusätzlich mindestens ein weiteres Element, das ausgewählt ist aus a) mindestens einem Verstellmechanismus zur Veränderung der Länge oder Form des stabförmigen Elements, b) mindestens einem Haltemechanismus zur Fixierung des stabförmigen Elements zwischen zwei Widerlagern, c) mindestens einem Befestigungsmechanismus (2) für mindestens ein Zusatzgerät und/oder Stand- oder Abstützelemente (4) und d) mindestens eine von außen optisch wahrnehmbare Markierung am stabförmigen Element (1) gebildet ist.
Stabmodulsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor ausgewählt ist aus einem Sensor zur dreidimensionalen Bestimmung der Position des stabförmigen Elements (1), der Position von am stabförmigen Element (1) eingreifenden Händen, von Reaktionskräften, die am stabförmigen Element (1) während seiner Benutzung wirken und Berührungssensoren.
Stabmodulsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellmechanismus als Teleskop (5) oder als Stecksystem mehrerer stabförmiger Elemente ausgebildet ist.
Stabmodulsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltemechanismus mit mindestens einem im stabförmigen Element (1) fixierten Druckfederelement und/oder mindestens einem Gewinde das am stabförmigen Element (1) und einem komplementären Gewinde, das an einem Stand- oder Abstützelement (4) oder ebenfalls am dann mehrteiligen stabförmigen Element (1) ausgebildet ist, gebildet ist.
Stabmodulsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Zusatzgerät Hantelscheiben oder mindestens ein weiteres stabförmiges Element (1.1) zum Stabmodulsystem gehört.
Stabmodulsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am stabförmigen Element (1) mindestens ein taktil wirkender Rückmeldemechanismus, insbesondere ein Vibrationsmechanismus vorhanden ist.
Stabmodulsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Auswerteeinheit am stabförmigen Element (1) mittels einer Halterung abnehmbar befestigbar ist.
Stabmodulsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle zur drahtlosen Übertragung der Messdaten an die elektronische Auswerteeinheit ausgebildet ist.